59、深入了解BASH shell

深入了解BASH shell

1. BASH shell简介

Linux系统中广泛使用BASH shell，这很大程度上是因为Linux是UNIX的克隆版本。在UNIX早期，基于文本的shell是用户控制计算机的唯一方式。直接输入命令是控制计算机最基本的方式之一。

BASH shell历史可追溯到UNIX早期，但这并不意味着它很原始，相反，它是与计算机交互最有效和直接的方式之一。很多人认为命令行shell是使用计算机的快速、高效方法，至今仍未被更好的方法取代。

大多数Linux发行版都提供多种shell程序供选择，但大多数Linux系统的默认shell是BASH，Ubuntu也是如此。BASH代表Bourne Again SHell，它是对Bourne shell的重写。

除了BASH，还有其他shell，如PDKSH（基于Korn Shell）和ZSH。这些通常被用于Linux编程或对BASH不满意的用户。

BASH shell被认为是兼顾各方的最佳选择，它易于初学者学习，还能随着用户的成长提供更多功能，例如支持脚本编写，用户可以创建自己的简单程序。

1.1 为什么要使用shell

虽然现代Linux发行版倾向于让用户使用图形用户界面（GUI）完成各种任务，但掌握一些命令行shell技能仍非常有必要，原因如下：
- 简单快速 ：shell是与Ubuntu交互最简单、最快的方式。例如，更改网卡IP地址，使用GUI可能需要几分钟，而在shell中只需输入 ifconfig eth0 192.168.0.15 up 。
- 功能多样 ：从删除文件、配置硬件到创建MP3，所有操作都可以通过shell完成。很多GUI应用程序实际上依赖于shell程序。
- 跨发行版一致 ：所有Linux系统都有shell，并且基本命令通用。但不同发行版的GUI配置工具不同，掌握shell命令可以在不同系统间快速上手。
- 故障排除关键 ：当系统出现问题无法启动GUI时，几乎总能启动到shell。shell只需要基本的屏幕显示和键盘输入功能，因此大多数救援磁盘或CD都提供shell来修复系统。
- 远程访问有用 ：通过ssh等程序，用户可以远程登录并使用shell控制计算机。这也是许多服务器系统选择Linux的原因之一。
- 社区认可 ：在Linux社区中，使用shell会获得其他用户的认可，因为它能提供更大的控制权。

不过，命令行shell并非完全直观。例如， ifconfig eth0 192.168.0.15 up 命令，对于初学者来说可能难以理解。实际上，该命令是让名为eth0的网卡采用指定的IP地址，最后的 up 表示激活网卡。

学习shell需要掌握一些术语，但日常使用只需学习10 - 20个命令。就像学习一门新语言，通过练习，这些命令会变得自然。而且，shell提供了很多内置帮助。

2. 何时使用shell

Linux shell的使用频率因人而异。一些Linux爱好者离不开它，他们用它来阅读和撰写电子邮件、浏览网页。

大多数人则用它来管理文件、查看文本文件（如程序文档）、运行程序和管理系统。所有类型的程序（包括GUI和命令行程序）都可以从shell启动。在Ubuntu上安装程序后，程序不一定会自动出现在应用程序菜单中，除非安装程序是专门为当前Linux版本设计的。

使用shell运行程序的另一个原因是可以在启动前指定程序的运行方式。例如，要以全屏模式启动Totem电影播放器并播放 myvideofile.mpg 文件，只需输入 totem --fullscreen myvideofile.mpg ，这样可以节省时间。

当习惯使用shell后，可能会经常在其他程序窗口后面打开它。

3. 开始使用shell

启动shell有多种方式，最常见的是使用终端模拟器程序。以GNOME Terminal为例，通过点击“Applications -> Accessories -> Terminal”即可启动。

启动后会看到一个空白的紫色窗口，类似于简单的文本编辑器窗口。首次运行时，窗口顶部会有几行关于 sudo 命令的说明，目前无需担心。

窗口中最重要的部分是命令提示符，通常是用户名、主机名、当前目录和美元符号（$）。例如， ubuntu@ubuntu-desktop:~$ ，其中 ubuntu 是用户名， ubuntu-desktop 是主机名， ~ 代表用户的 /home 目录， $ 表示以普通用户身份登录。

如果以root用户登录，提示符将是哈希符号（#）。在一些杂志和计算机手册中，命令前的哈希符号表示该命令需要以root用户身份运行。

4. 运行程序

在shell中输入的命令实际上是小的程序。shell的主要功能是让用户运行程序，包括内置程序（如文件操作程序）和其他复杂程序。

shell知道程序可能存储的位置，这些信息在安装Ubuntu时设置并存储在系统变量中。其中， PATH 变量存储了程序的存储位置。可以通过以下命令查看 PATH 变量的内容：

echo $PATH

在测试系统中，输出可能是：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

当输入程序名时，shell会按顺序在 PATH 变量列出的目录中查找。例如，输入 ls 时，shell会从列表中的第一个目录开始查找 ls 程序，找到后就会运行它。

如果要运行的程序不在 PATH 变量列出的目录中，需要指定程序的完整路径，例如 /home/ubuntu/myprogram 。如果已经在程序所在的目录中，可以输入 ./myprogram 。

一些基本命令是BASH内置的，如 cd 和 echo 。可以通过 type 命令来判断一个命令是否是内置命令，例如 type cd 。

5. 获取帮助

每个命令通常都有内置帮助，可以通过 --help 选项查询。例如，要获取 ifconfig 命令的帮助，输入：

ifconfig --help

大多数程序都支持 --help 选项，有时可能需要使用单破折号。

此外，大多数命令还有技术手册（man pages），可以通过以下命令访问：

man <command>

不过，man pages通常是为有经验的Ubuntu用户编写的。

有些命令还有info页面，提供更通俗易懂的指南。可以通过以下命令阅读：

info <command>

如果命令没有info页面，会显示关于 info 命令的基本说明。

man 和 info 命令本身也有对应的man和info页面，可以通过 man man 或 info info 查看。

6. 通过虚拟控制台运行shell

Linux爱好者常用的启动shell的方式是通过虚拟控制台。按下 Ctrl + Alt ，然后按 F1 - F6 中的一个功能键即可访问虚拟控制台。

使用虚拟控制台就像切换到另一台完全不同的计算机。按下 Ctrl + Alt + F1 会使GUI消失，屏幕被命令行提示符取代（不用担心，GUI仍在后台运行）。此时需要输入用户名和密码登录。

6.1 总结

BASH shell是Linux系统中强大而重要的工具。它具有简单快速、功能多样、跨发行版一致等优点，虽然学习曲线较陡，但通过练习和利用内置帮助，用户可以逐渐掌握它。无论是日常操作、故障排除还是远程访问，shell都能发挥重要作用。

6.2 操作流程总结

操作	步骤
启动GNOME Terminal	点击“Applications -> Accessories -> Terminal”
查看PATH变量	输入 echo $PATH
获取命令帮助	输入 <command> --help
查看命令技术手册	输入 man <command>
查看命令info页面	输入 info <command>
访问虚拟控制台	按下 Ctrl + Alt ，然后按 F1 - F6 中的一个功能键

6.3 流程图

graph TD;
    A[开始] --> B[选择启动方式];
    B --> C{使用终端模拟器};
    B --> D{使用虚拟控制台};
    C --> E[点击“Applications -> Accessories -> Terminal”];
    E --> F[出现命令提示符];
    D --> G[按下Ctrl + Alt + F1 - F6];
    G --> H[输入用户名和密码登录];
    F --> I[运行程序];
    I --> J{程序在PATH中};
    J --> K[直接输入程序名];
    J --> L[指定程序完整路径];
    I --> M[获取帮助];
    M --> N{使用--help选项};
    M --> O{查看man页面};
    M --> P{查看info页面};
    N --> Q[输入<command> --help];
    O --> R[输入man <command>];
    P --> S[输入info <command>];

7. 常用命令示例

7.1 文件和目录操作

• 创建目录 ：使用 mkdir 命令可以创建新的目录。例如，要在当前目录下创建一个名为 new_folder 的目录，输入：

mkdir new_folder

• 切换目录 ： cd 命令用于切换当前工作目录。若要进入刚刚创建的 new_folder 目录，输入：

cd new_folder

若要返回上一级目录，输入：

cd ..

• 列出目录内容 ： ls 命令用于列出目录中的文件和子目录。输入 ls 会显示当前目录的内容，若要显示详细信息，可使用 ls -l ：

ls -l

• 删除文件和目录 ：使用 rm 命令删除文件，若要删除一个名为 test.txt 的文件，输入：

rm test.txt

若要删除目录，需要使用 rm -r 选项，例如删除之前创建的 new_folder 目录：

rm -r new_folder

7.2 文本处理

• 查看文件内容 ： cat 命令可以查看文件的内容。若要查看 test.txt 文件的内容，输入：

cat test.txt

如果文件较大，可以使用 less 命令分页查看：

less test.txt

• 查找文本 ： grep 命令用于在文件中查找特定的文本。例如，在 test.txt 文件中查找包含“example”的行，输入：

grep "example" test.txt

7.3 系统信息

• 查看系统信息 ： uname 命令可以查看系统的基本信息。输入 uname -a 会显示详细的系统信息：

uname -a

• 查看磁盘使用情况 ： df 命令用于查看磁盘的使用情况。输入 df -h 会以人类可读的格式显示磁盘使用信息：

df -h

• 查看内存使用情况 ： free 命令可以查看系统的内存使用情况。输入 free -m 会以兆字节为单位显示内存信息：

free -m

8. 脚本编写基础

BASH shell支持脚本编写，通过编写脚本可以自动化执行一系列命令。以下是一个简单的脚本示例，用于显示当前日期和时间：

#!/bin/bash
# 这是一个注释，说明脚本的功能
date

8.1 脚本编写步骤

1. 创建脚本文件 ：使用文本编辑器（如 nano 或 vim ）创建一个新的文件，例如 date_script.sh ：

nano date_script.sh

2. 编写脚本内容 ：将上述脚本代码复制到文件中。
3. 赋予执行权限 ：使用 chmod 命令赋予脚本执行权限：

chmod +x date_script.sh

4. 运行脚本 ：在终端中输入脚本的路径来运行它：

./date_script.sh

8.2 变量和参数

在脚本中可以使用变量来存储数据。例如，以下脚本使用变量来存储用户名并输出欢迎信息：

#!/bin/bash
username="John"
echo "Welcome, $username!"

脚本还可以接受命令行参数。例如，以下脚本接受一个参数并输出相应的信息：

#!/bin/bash
echo "You entered: $1"

运行脚本时，输入一个参数，如：

./script.sh test

脚本会输出：

You entered: test

9. 管道和重定向

9.1 重定向

重定向可以将命令的输入或输出导向到文件或其他设备。
- 输出重定向 ：使用 > 符号将命令的输出重定向到文件。例如，将 ls 命令的输出保存到 output.txt 文件中：

ls > output.txt

• 追加输出重定向 ：使用 >> 符号将命令的输出追加到文件末尾。例如，将新的 ls 输出追加到 output.txt 文件：

ls >> output.txt

• 输入重定向 ：使用 < 符号将文件内容作为命令的输入。例如，将 input.txt 文件的内容作为 grep 命令的输入：

grep "example" < input.txt

9.2 管道

管道（ | ）用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入。例如，将 ls 命令的输出通过管道传递给 grep 命令，查找包含“test”的文件：

ls | grep "test"

10. 总结与展望

10.1 总结

BASH shell是Linux系统中一个强大且灵活的工具，它提供了丰富的命令和功能，涵盖了文件操作、文本处理、系统信息查看、脚本编写等多个方面。通过掌握BASH shell，用户可以更高效地控制和管理Linux系统，无论是日常操作、故障排除还是自动化任务都能轻松应对。

10.2 操作流程总结

操作	步骤
创建目录	输入 mkdir <目录名>
切换目录	输入 cd <目录路径>
列出目录内容	输入 ls 或 ls -l
删除文件	输入 rm <文件名>
删除目录	输入 rm -r <目录名>
查看文件内容	输入 cat <文件名> 或 less <文件名>
查找文本	输入 grep "<文本>" <文件名>
查看系统信息	输入 uname -a
查看磁盘使用情况	输入 df -h
查看内存使用情况	输入 free -m
创建脚本	使用编辑器创建文件，编写脚本内容
赋予脚本执行权限	输入 chmod +x <脚本名>
运行脚本	输入 ./<脚本名>
输出重定向	输入 <命令> > <文件名>
追加输出重定向	输入 <命令> >> <文件名>
输入重定向	输入 <命令> < <文件名>
使用管道	输入 <命令1> | <命令2>

10.3 流程图

graph TD;
    A[开始] --> B{操作类型};
    B --> C{文件和目录操作};
    B --> D{文本处理};
    B --> E{系统信息查看};
    B --> F{脚本编写};
    B --> G{管道和重定向};
    C --> H[创建目录];
    C --> I[切换目录];
    C --> J[列出目录内容];
    C --> K[删除文件和目录];
    H --> L[输入mkdir <目录名>];
    I --> M[输入cd <目录路径>];
    J --> N[输入ls或ls -l];
    K --> O[输入rm <文件名>或rm -r <目录名>];
    D --> P[查看文件内容];
    D --> Q[查找文本];
    P --> R[输入cat <文件名>或less <文件名>];
    Q --> S[输入grep "<文本>" <文件名>];
    E --> T[查看系统信息];
    E --> U[查看磁盘使用情况];
    E --> V[查看内存使用情况];
    T --> W[输入uname -a];
    U --> X[输入df -h];
    V --> Y[输入free -m];
    F --> Z[创建脚本];
    F --> AA[赋予执行权限];
    F --> AB[运行脚本];
    Z --> AC[使用编辑器创建文件，编写脚本内容];
    AA --> AD[输入chmod +x <脚本名>];
    AB --> AE[输入./<脚本名>];
    G --> AF[重定向];
    G --> AG[管道];
    AF --> AH[输出重定向];
    AF --> AI[追加输出重定向];
    AF --> AJ[输入重定向];
    AH --> AK[输入<命令> > <文件名>];
    AI --> AL[输入<命令> >> <文件名>];
    AJ --> AM[输入<命令> < <文件名>];
    AG --> AN[输入<命令1> | <命令2>];

随着对BASH shell的深入学习，用户可以进一步探索其高级功能，如函数、循环、条件语句等，从而编写更复杂和强大的脚本，实现更多自动化和高效的任务。同时，不断实践和积累经验也是提高使用BASH shell能力的关键。希望本文能帮助读者更好地理解和掌握BASH shell，在Linux系统中发挥出更大的作用。